طور الباحثون “محطات طاقة” حرفية – مولدات صغيرة على شكل أوراق الشجر تولد الكهرباء من النسيم العصف أو قطرات المطر المتساقطة – ووصفوها في الكيمياء والهندسة المستدامة لـ ACS .
اختبر الفريق أدوات حصاد الطاقة من خلال دمجها في نباتات صناعية، يمكن إنتاج الطاقة الكهربائية بطبيعتها بعدة طرق، على سبيل المثال، تقوم الألواح الشمسية بتحويل الطاقة الضوئية من الشمس، وتقوم توربينات الرياح بتحويل الطاقة الحركية للهواء المتحرك.
ومع ذلك، تعتمد هذه الأساليب عادةً على مصدر واحد، وبالتالي، تكون فعالة فقط عندما يكون هذا المصدر متاحًا، على سبيل المثال، لا تعمل الألواح الشمسية بعد غروب الشمس، ولن يولد اليوم الهادئ الكثير من طاقة الرياح.
في الآونة الأخيرة، ظهرت أدوات حصاد الطاقة متعددة المصادر كوسيلة لالتقاط الطاقة من مصادر متجددة مختلفة في جهاز واحد، مما يؤدي إلى تعظيم الإنتاج المحتمل.
لذلك، أراد رافيندر داهيا وزملاؤه إنشاء مجمع طاقة متعدد المصادر يمكنه توليد الطاقة من الرياح والأمطار.
قام الفريق ببناء نوعين مختلفين من مجمعات الطاقة: مولد نانوي كهربائي احتكاكي (TENG) لالتقاط الطاقة الحركية من الرياح ومولد طاقة قائم على القطرات (DEG) لجمع الطاقة من قطرات المطر المتساقطة.
يتكون TENG من طبقة من ألياف النايلون النانوية محصورة بين طبقات من متعدد رباعي فلورو إيثيلين، المعروف أكثر باسم التيفلون، والأقطاب الكهربائية النحاسية.
يتم توليد الشحنات الساكنة وتحويلها إلى كهرباء عندما تضغط الطبقات على بعضها البعض. تم استخدام التيفلون أيضًا في تصنيع DEG، الذي كان مقاومًا للماء ومغطى بنسيج موصل ليكون بمثابة الأقطاب الكهربائية.
عندما اصطدمت قطرات المطر بأحد الأقطاب الكهربائية، تسببت في خلل في الشحنات، مما أدى إلى توليد تيار. في ظل الظروف المثالية، أنتج TENG 252 فولت من الطاقة وDEG 113 فولت، ولكن لفترات قصيرة فقط من الزمن.
قام الفريق بتثبيت DEG فوق TENG ودمج نسخًا على شكل أوراق في نبات صناعي. عندما تم تعريض المولدات على شكل أوراق الشجر لظروف تحاكي الرياح الطبيعية والأمطار، قامت بتشغيل 10 مصابيح LED في ومضات قصيرة.
يقول الباحثون إن جهاز “محطة توليد الطاقة” الذي يثبت المفهوم يمكن تطويره بشكل أكبر إلى أنظمة أو شبكات أكبر من محطات الطاقة لإنتاج طاقة نظيفة من مصادر طبيعية.
